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| 內容簡介： |
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《摩擦纳米发电机设计》以材料-结构-性能为主线，通过将量子力学**性原理、黏附接触力学、聚合物摩擦学和微纳制造等多学科知识相融合，形成了摩擦纳米发电机的设计理论与方法，可为改善摩擦纳米发电机能量转化效率和耐久性提供基础。《摩擦纳米发电机设计》阐述了摩擦起电起源、摩擦纳米发电机工作原理及应用场景。基于**性原理计算方法，在原子和电子尺度上揭示了金属-聚合物接触起电机理，为摩擦起电材料性能调控提供依据；基于黏附接触力学提出了表面织构界面黏附接触起电模型及其数值求解方法，为表面织构定量设计提供依据；基于聚合物摩擦磨损理论，揭示了摩擦起电与摩擦磨损的相互作用机理。此外，还介绍了摩擦纳米发电机电源管理电路负载及充电特性和电源管理电路设计方法。在上述基础上，以机械系统为背景，提出了基于摩擦纳米发电机的能量收集器和传感器的设计方法。
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| 目錄：
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目录“21世纪先进制造技术丛书”序前言第1章摩擦起电原理与应用11.1摩擦起电的研究发展历程11.1.1摩擦起电的研究历史11.1.2摩擦起电电荷转移机制21.2摩擦纳米发电机基本理论21.2.1摩擦纳米发电机理论起源31.2.2摩擦纳米发电机结构及原理31.2.3摩擦纳米发电机理论模型61.3摩擦纳米发电机性能调控141.4摩擦纳米发电机应用17参考文献19第2章金属-聚合物接触起电机理与材料性能调控212.1**性原理计算方法212.1.1**性原理计算理论基础212.1.2**性原理计算步骤242.2接触起电电荷转移模型252.2.1功函数252.2.2有效功函数262.2.3表面态模型262.2.4局域本征态模型272.3Al-PTFE**性原理计算272.3.1Al-PTFE界面模型构建282.3.2接触状态与转移电荷量的关系302.3.3界面势垒与转移电荷量的关系322.3.4电子受体与电荷转移方向352.3.5电荷转移驱动力382.3.6接触起电过程描述402.4Al-PET和Al-Kapton接触起电机理研究412.4.1Al-PET和Al-Kapton接触起电的**性原理研究412.4.2Al-PET单体和Al-Kapton单体接触起电的**性原理研究462.5Cu-PVDF**性原理计算532.5.1Cu-PVDF界面模型构建542.5.2半结晶PVDF薄膜制备工艺552.5.3极性相/非极性相对电荷转移的影响572.5.4结晶度对电荷转移的影响632.5.5压电与摩擦起电耦合作用对电荷转移的影响662.6聚酰亚胺材料改性及摩擦起电性能研究712.6.1双键分子基团改性的聚酰亚胺材料制备及表征712.6.2双键改性材料接触起电性能研究752.6.3双键改性材料摩擦起电及摩擦学性能研究802.7透明摩擦纳米发电机812.7.1透明聚酰亚胺材料制备及表征812.7.2聚酰亚胺薄膜透光率及黏附特性测试832.7.3透明摩擦纳米发电机电学输出性能测试862.7.4透明摩擦纳米发电机的应用892.8本章小结91参考文献92第3章界面黏附接触起电模型与表面织构设计943.1界面黏附接触力学基础943.1.1光滑表面黏附接触理论943.1.2粗糙表面黏附接触理论1003.1.3接触面积模型研究1013.1.4静电力模型研究1023.2织构化摩擦纳米发电机黏附接触起电模型1033.2.1考虑微纳织构及静电力的黏附接触模型1033.2.2摩擦纳米发电机起电模型1093.2.3黏附接触及起电模型的数值求解1133.3织构化摩擦纳米发电机接触面积测试1193.3.1棱锥织构化PDMS薄膜制备工艺1193.3.2织构化PDMS薄膜接触面积测试1233.3.3外载荷对接触面积的影响1253.4织构化摩擦纳米发电机黏附接触起电特性1273.4.1黏附接触及起电的主要特征1273.4.2电荷密度对接触及起电性能的影响1303.4.3表面织构对接触及起电性能的影响1323.5本章小结138参考文献139第4章金属-聚合物摩擦起电与摩擦磨损性能1414.1聚合物材料摩擦学基础1414.1.1聚合物材料的摩擦1414.1.2聚合物材料的磨损1444.1.3聚合物材料的性能调控1464.2表面织构对摩擦起电及摩擦磨损性能的影响1474.2.1圆柱织构化PI薄膜的制备工艺1474.2.2多环境摩擦起电试验台构建1524.2.3织构化表面摩擦及起电行为1544.3相对湿度对摩擦起电及摩擦磨损性能的影响1644.3.1相对湿度对摩擦磨损及起电性能的影响1644.3.2不同相对湿度下织构间距对摩擦磨损及起电性能的影响1684.3.3法向载荷对摩擦磨损及起电性能的影响1734.4温度对摩擦起电及摩擦磨损性能的影响1754.4.1温度对非织构PI薄膜摩擦磨损及起电性能的影响1754.4.2不同温度下织构间距对摩擦磨损及起电性能的影响1784.4.3往复频率对摩擦磨损及起电性能的影响1814.5BaTiO3/PI纳米复合薄膜摩擦起电及摩擦磨损性能1844.5.1BaTiO3/PI纳米复合薄膜制备工艺及表征1844.5.2BaTiO3含量对电学输出性能的影响1884.5.3BaTiO3含量对摩擦磨损性能的影响1924.5.4工况条件对摩擦磨损及起电性能的影响1974.6本章小结198参考文献199第5章摩擦纳米发电机电源管理电路设计2005.1摩擦纳米发电机电源管理电路组成2005.1.1标准电源管理电路2005.1.2最大能量提取2015.1.3降压方法2025.2摩擦纳米发电机负载及充电特性仿真分析2025.2.1摩擦纳米发电机瞬态模型2035.2.2摩擦纳米发电机瞬态特性2065.3摩擦纳米发电机电源管理电路设计2115.3.1摩擦纳米发电机阻抗匹配2125.3.2最大能量输出2135.3.3电源管理电路工作原理2145.3.4电源管理电路优化设计2205.3.5电源管理电路效率2285.4集成传动机构的旋转能量收集器2295.4.1旋转能量收集器结构设计2295.4.2旋转能量收集器制备2305.4.3旋转能量收集器电学性能测试2315.5本章小结232参考文献232第6章摩擦纳米发电机在机械系统中的应用2346.1车辆悬架系统复合式振动能量收集器2346.1.1车辆悬架复合式振动能量收集器结构设计2346.1.2复合式振动能量收集器电学输出性能测试2396.1.3四分之一车辆悬架测试平台台架试验2446.2面向智能轴承的摩擦电转速传感器2486.2.1摩擦电转速传感器结构设计2486.2.2摩擦电转速传感器电路设计2686.2.3面向智能轴承的摩擦电转速传感器系统构建2716.2.4面向智能轴承的摩擦电转速传感器性能测试2746.3面向智能轴承的摩擦电-压电压力传感器2816.3.1摩擦电-压电压力传感器工作原理与性能测试2816.3.2面向智能轴承的摩擦电-压电压力传感器系统构建2856.3.3面向智能轴承的摩擦电-压电压力传感器性能测试2876.4本章小结288参考文献289
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